Mp3 Player

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Mp3 Player

• Trabalho Final da Cadeira de Sistemas Embarcados
• Alex Panato Rodrigo Cardozo

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Finalidade do MP3 Player

• Transforma um arquivo de som em formato MP3 para
  o formato PCM.
• PCM é o sistema usado para reprodução do som.
• O formato MP3 compacta os dados, garantindo uma
  redução na memória necessária para armazenamento
  dos arquivos.
• Produzir, no processo, as menores perdas
  possíveis.
• Baseado no modelo psicoacústico humano para
  produzir uma compressão de dados com mínimas
  perdas.

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Formato PCM

• Amostra valores do sinal sonoros e os quantiza
  estes valores com um número fixo de bits por cada
  amostra.
• Necessidade de freqüência de amostragem duas
  vezes superior à de transmissão do sinal.
• Formato dos dados
• 0010 0000 1100 0011 1010
• Uma gravação de 16 bits, com taxa de amostragem
  de 48 kHz em stereo consome 192kbytes por segundo
  de som.

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Formato PCM

• Problemas com PCM
• Muitos dados são necessários para codificar um
  arquivo.
• Ex Uma gravação de 16 bits, com taxa de
  amostragem de 48 kHz em stereo consome 192kbytes
  por segundo de som.
• Uma codificação MP3 pode transformá-lo em até
  4kbytes por segundo.

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O que é?

• O MP3 é o layer três na codificação de som do
  padrão MPEG, que prevê codificação para vídeo.
• Este trabalho trata do padrão MPEG1, mas já
  existem outros.
• Em vídeo, estes novos padrões são usados. Em som,
  a maioria trabalha com MPEG1.

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Características Principais

• Layer MPEG1 layer 3
• Taxa de Transferência 32, 40, 48, 56, 64, 80,
  96, 112, 128, 160, 192, 224, 256 e 320 kbps.
• Taxa de Amostragem 32, 48 e 44.1 kHz.
• Modos Stereo, Joint Stereo, Dual Channel, Single
  Channel.

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Formato do MP3

• Duração do frame Varia com a freqüência de
  amostragem usada. Para 44.1Khz é de 26ms.
  
  
  
  
  
  
  
  
• Taxa de Transferência 32, 40, 48, 56, 64, 80,
  96, 112, 128, 160, 192, 224, 256 e 320 kbps.
• Taxa de Amostragem 32, 48 e 44.1 kHz.
• Modos Stereo, Joint Stereo, Dual Channel, Single
  Channel.
• Frame

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Formato do MP3

• Partes da codificação MP3
• Sincronização, Decodificação e Huffman.
• Dequantização.
• Transformada Inversa e Filtros.

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Formato do MP3

• Decodificação do Frame

• Frame composto por
• Header
• Side Information
• Main Data
• Sincronização feita com trilho de 12 1s.
• Side Information contém informações para
  decodificação.

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Decodificação do Frame

• Um método para cada campo do frame
• Header informações gerais fixas
• Side informações para decodificação
• Main Data Scale factors e dados codificados
  Huffman

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Decodificação do Frame

• Um método para sincronismo
• Leitura de dados em 1 byte
• Mascaramento e concatenação de variáveis
• Armazenamento em variáveis públicas
• Necessário o cálculo de variáveis auxiliares

Formato do Header
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Huffman

• Tabela para busca de valores
• Altos valores de energia contidos nas baixas freq
• Baixos valores de energia contidos nas altas freq
• Isso permite compactação dos dados

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Codificação do bloco
Le_byte
Sync
Demux_top
Huffman
Calc
Main_data
Side_stereo
Side_mono
Header
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Dequantizador

• Restabelecer os valores originais de atribuição
  energética de cada faixa de freqüências.
• Equações

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Filtros (Codificação)
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Filtros (Decodificação)
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Filtro Alias Reconstruction

• Remove efeito do overllaping das 32 bandas
• 8 alias butterflies feitas antes da IMDCT
• Coeficientes csi e cai tabulados na ISO 11172-3

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IMDCT (window)

1. Normal window (block_type0)
2. Start window (block_type1)
3. Short window (block_type2)
4. Stop window (block_type3)

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IMDCT

• Transforma as 18 linhas de freqüência de cada
  subbanda em 36 sinais
• No caso de janela curta, é feito o overadd de
  três janelas subseqüentes, gerando os 36 sinais.

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IMDCT (overlap add)

• Cada 18 amostras finais de cada subbanda é somada
  com as 18 amostras iniciais da próxima subbanda
• Obtem-se 32 novas subbandas de 18 amostras no
  tempo.

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Filtro polifásico

• Para cada amostra no tempo de cada uma das 32
  subbandas é gerado 32 amostras de aúdio
  consecutivas

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Filtro Polifásico
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Codificação dos filtros
Filtro_control
Filtro Alias
IMDCT
Filtro Polifásico
IMDCT_win
IMDCT_cos
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Blocos do Decodificador MP3
Sincronizador/ Decodificador
MP3
chamada de variáveis
Dados Quantizados
8 bits
Dequantizador
8 bits
Dados Desquantizados
Filtros
Variáveis de Sistema
PCM
Controle de Chamadas Externo
chamada de variáveis
8 bits
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Trabalhos Futuros

• Tomada de dados do Main_data
• Huffman Table
• Instrumentação do código
• Geração de um código portável para o FemtoJava
• Comparação de desempenho NOC x BUS.